Параметры микроциркуляции в коже как диагностические маркеры нарушений центрального кровообращения и перфузии внутренних органов при геморрагическом шоке

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 24-25-00310

НазваниеПараметры микроциркуляции в коже как диагностические маркеры нарушений центрального кровообращения и перфузии внутренних органов при геморрагическом шоке

Руководитель Рыжков Иван Александрович, Кандидат медицинских наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научно-клинический центр реаниматологии и реабилитологии» , г Москва

Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-102 - Патологическая анатомия, патологическая физиология

Ключевые слова гемодинамика, микроциркуляция, лазерная спекл-контрастная визуализация, кожа, головной мозг, кишечник, печень, кровопотеря, геморрагический шок

Код ГРНТИ76.03.53

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Нарушения микроциркуляции являются ключевыми патогенетическими факторами развития органной дисфункции при геморрагическом шоке (ГШ) и, несмотря на общие проявления в разных органах, имеют свою специфику в зависимости от сосудистого региона. При кровопотере кровоснабжение жизненно важных органов (головной мозг, сердце) некоторое время может поддерживаться на достаточном уровне за счет централизации кровообращения, в то время как перфузия ряда других органов будет существенно снижена. В настоящее время для визуализации и количественной оценки кровотока в биологических тканях стал широко использоваться метод лазерной спекл-контрастной визуализации (ЛСКВ). Данный метод имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами оценки микроциркуляции. Большая площадь исследуемой поверхности снижает пространственную вариабельность измерений, а применение специального математического аппарата (вейвлет-анализа) дает возможность оценить состояние механизмов регуляции микроциркуляции с помощью амплитудно-частотного анализа колебаний кровотока. ЛСКВ и многие другие методы часто используются неинвазивно для оценки микроциркуляции в коже и слизистых оболочках ввиду их доступности для исследования. Внутренние органы недоступны для непосредственного наблюдения, однако, нарушения микроциркуляции именно во внутренних органах имеют наибольшее значение в определении тяжести и исхода кровопотери. В этой связи отдельный научный и клинический интерес представляет изучение взаимосвязи кожной микроциркуляции с системной гемодинамикой и перфузией других органов. Применение экспериментальных животных моделей ГШ дает возможность с помощью хирургического доступа оценить перфузию во многих внутренних органах. Такие исследования показали, что при ГШ перфузия и оксигенация различных органов страдает в разной степени. Тем не менее, есть лишь отдельные работы, посвященные изучению взаимосвязи нарушений кожной микроциркуляции при ГШ с расстройствами центрального кровообращения и нарушениями перфузии внутренних органов, а результаты таких исследований противоречивы. Целью данного проекта является выявление потенциальных диагностических маркеров нарушения центрального и периферического кровообращения при кровопотере и ГШ на основе анализа параметров микроциркуляции в коже. Задачи исследования: 1) Адаптировать экспериментальную модель фиксированной по объему кровопотери у мелких лабораторных животных для регистрации перфузии кожи и внутренних органов (головной мозг, органы брюшной полости) методом ЛСКВ. 2) Методом ЛСКВ выявить закономерности изменения кожного кровотока в конечностях крысы в зависимости от объема кровопотери и нарушений центрального кровообращения. С помощью вейвлет-анализа оценить активность основных механизмов регуляции кожного кровотока в норме и после кровопотери. 3) Методом ЛСКВ выявить закономерности изменения кровотока в головном мозге и органах брюшной полости (печень, кишечник) крысы в зависимости от объема кровопотери и нарушений центрального кровообращения. С помощью вейвлет-анализа оценить активность основных механизмов регуляции кровотока в головном мозге, печени и кишечнике в норме и после кровопотери. 4) Сравнить динамику микроциркуляторных нарушений в коже и внутренних органах крысы при кровопотере и оценить наличие корреляционных связей между параметрами микроциркуляции в коже и параметрами центрального кровообращения и микроциркуляции в исследуемых внутренних органах. Реализация задач проекта позволит выделить параметры кожной микроциркуляции, наиболее перспективные для использования в роли диагностических маркеров нарушения центрального и периферического кровообращения при ГШ, в т.ч. для дальнейшего тестирования в клинических исследованиях.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Острая кровопотеря является серьезной угрозой для жизни и здоровья людей, вызывая в тяжелых случаях геморрагический шок. Этот тип шока связан с дефицитом объема циркулирующей крови и нарушением кровообращения во внутренних органах, что может привести к развитию органной дисфункции и другим серьезным осложнениям. Одним из важных вопросов современной медицины является разработка новых методов диагностики и мониторинга нарушений кровообращения при кровопотере и геморрагическом шоке. В этом контексте особый интерес представляет исследование взаимосвязей микроциркуляции крови в коже и внутренних органах и выявление закономерностей их изменения при кровотечении. Знание таких закономерностей является необходимой предпосылкой разработки новых диагностических маркеров для оценки тяжести состояния пациентов. В проекте РНФ № 24-25-00310 современный метод лазерной спекл-контрастной визуализации (ЛСКВ) впервые использован для сравнительного исследования нарушений микроциркуляции в коже и головном мозге крысы при прогрессирующей кровопотере. Данный метод позволяет не только оценить и визуализировать перфузию живых тканей в реальном времени, но и провести дополнительный анализ активности основных механизмов регуляции органного кровотока. Исследования на лабораторных животных проводились в соответствии с современными международными и национальными стандартными. В подготовительной серии экспериментов были усовершенствованы методические приемы оценки микроциркуляции в коре головного мозга мелких лабораторных животных методом ЛСКВ. В частности, получено подтверждение необходимости специальной подготовки костей черепа взрослых крыс для надежной регистрации перфузии участка коры головного мозга. Результаты подготовительной серии экспериментов подтвердили, что собранная установка ЛСКВ способна регистрировать параметры микроциркуляции с высоким пространственным и временным разрешением и может быть использована для проведения доклинических фундаментальных исследований. В последующем была проведена другая серия экспериментов по сравнению нарушений кожного и мозгового кровообращения при умеренной и тяжелой кровопотере. Полученные результаты расширяют представления о механизмах нарушений центрального и периферического кровообращения при острой кровопотере и геморрагическом шоке. Методом ЛСКВ подтверждена большая устойчивость мозгового кровообращения к кровопотере, в то время как перфузия кожи прогрессирующе снижается по мере усугубления тяжести кровопотери. Однако, данное исследование показало, что в условиях общей анестезии и нормальной температуры тела в коже не проявляется феномен "централизации кровообращения" при шоке – компенсаторное повышение тонуса сосудов в периферических органах с целью поддержания кровоснабжения жизненно важных органов. С целью дополнительной оценки состояния кожного кровообращения при геморрагическом шоке животным проводилась так называемая окклюзионная проба – временное (на 30 с) прекращение кровоснабжения конечности с целью последующей регистрации постокклюзионной реактивной гиперемии в коже конечности (преходящее повышение кровоснабжения исследуемого участка кожи). Измерения показали, что после тяжелой кровопотери снижается пиковая гиперемия кожи, но увеличен показатель резерва микрососудистого кровотока (отношение пиковой гиперемии к значениям перфузии в покое). Корреляционный анализ выявил взаимосвязь (от умеренной до сильной) параметров кожной микроциркуляции с рядом параметров центрального кровообращения, микроциркуляции в головном мозге и кислотно-основного состояния артериальной крови. При геморрагическом шоке изменяются сила и направленность этих корреляционных связей. Например, после тяжелой кровопотери появляется прямая корреляция ЛСКВ-перфузии кожи с уровнем артериального давления и ЛСКВ-перфузией головного мозга, а также прямая корреляция резерва микрососудистого кровотока с pH и другими параметрами кислотно-основного состояния крови. На основе выявленных патофизиологических закономерностей, отдельные параметры кожной микроциркуляции могут рассматриваться как перспективные кандидатные маркеры нарушений центрального и мозгового кровообращения при прогрессирующей кровопотере и геморрагическом шоке. Полученные данные могут быть использованы для создания новых диагностических инструментов и персонализированных стратегий лечения, что улучшит результаты терапии пациентов с тяжелыми формами шока. Получены следующие результаты интеллектуальной деятельности: опубликовано 2 работы, в том числе 1 публикация из базы данных Scopus. О результатах проекта доложено на следующих конференциях: 1. 21st International Conference Laser Optics (г. Санкт-Петербург, Россия, 1-5 июля, 2024 г.); 2. V конференция GLP-PLANET (г. Санкт-Петербург, Россия, 3-5 июля, 2024 г.); 3. IV Международная научно-практическая конференция «Экспериментальные и клинические аспекты микроциркуляции и функции эндотелия» (г. Смоленск, Россия, 10-11 октября, 2024 г.); 4. VI Научно-практическая конференция «Экспериментальная хирургия, анестезиология и реаниматология лабораторных животных» (г. Москва, Россия, 15-16 ноября, 2024 г.). Сведения о данном проекте (объявления, новости) публикуются на сайтах ФГБНУ «Федеральный научно-клинический центр реаниматологии и реабилитологии» (ФНКЦ РР) и НТЦ биомедицинской фотоники ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева», а также в соответствующей группе НТЦ биомедицинской фотоники Вконтакте: 1. Победа в конкурсе грантов Российского научного фонда (группа НТЦ биомедицинской фотоники Вконтакте), https://vk.com/wall-15522222_3113 2. ФНКЦ РР выиграл грант Российского научного фонда (сайт ФНКЦ РР), https://fnkcrr.ru/news/n-fnkcrr/fnkcz-rr-vyigral-grant-rossijskogo-nauchnogo-fonda/ 3. Участие в Международной конференции Laser Optics ICLO 2024 (группа НТЦ биомедицинской фотоники Вконтакте, сайт НТЦ биомедицинской фотоники), https://vk.com/wall-15522222_3304, https://www.bmecenter.ru/ru/node/846 4. Участие в IV международной научно-практической конференции «Экспериментальные и клинические аспекты микроциркуляции и функции эндотелия» (группа НТЦ биомедицинской фотоники Вконтакте, сайт НТЦ биомедицинской фотоники), https://vk.com/wall-15522222_3390, https://www.bmecenter.ru/ru/node/861 5. Участие в ежегодной VI Научно-практической конференции «Экспериментальная хирургия, анестезиология и реаниматология лабораторных животных» (группа НТЦ биомедицинской фотоники Вконтакте, сайт НТЦ биомедицинской фотоники), https://vk.com/wall-15522222_3449, https://www.bmecenter.ru/ru/node/869

Публикации

1. Голубова Н.В., Рыжков И.А., Лапин К.Н., Серёгина Е.С., Дунаев А.В., Дрёмин В.В., Потапова Е.В. Изучение микрогемоциркуляции у лабораторных животных при проведении физиологического теста Материалы четвертой международной научно-практической конференции «Экспериментальные и клинические аспекты микроциркуляции и функции эндотелия». Смоленский медицинский альманах, Смоленский медицинский альманах. – 2024. – № 4. – С. 54-57. (год публикации - 2024)
10.37903/SMA.2024.4.15

2. Голубова Н.В., Рыжков И.А., Лапин К.Н., Приземин В.Н., Дунаев А.В., Дрёмин В.В., Потапова Е.В. Cerebral Blood Flow Dynamics in Rats with Blood Loss International Conference Laser Optics (ICLO). IEEE, International Conference Laser Optics (ICLO), 2024, p. 499 (год публикации - 2024)
10.1109/ICLO59702.2024.10624323

3. Голубова Н.В., Рыжков И.А., Лапин К.Н., Серегина Е.С., Дунаев А.В., Дремин В.В., Потапова Е.В. Effect of Thinned-Skull Cranial Window on Monitoring Cerebral Blood Flow Using Laser Speckle Contrast Imaging IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL.31, NO.4, JULY/AUGUST 2025 (год публикации - 2025)
10.1109/JSTQE.2025.3533950

4. Рыжков И.А., Голубова Н.В., Лапин К.Н., Калабушев С.Н., Дрёмин В.В., Потапова Е.В., Дунаев А.В., Долгих В.Т., Мороз В.В. Параметры микроциркуляции в коже как диагностические маркеры нарушения центрального и церебрального кровообращения при геморрагическом шоке Общая реаниматология, Общая реаниматология. 2025;21(3):11-25. (год публикации - 2025)
10.15360/1813-9779-2025-3-2559

5. Голубова Н.В., Рыжков И.А., Лапин К.Н., Калабушев С.Н., Фонова П.А., Дрёмин В.В., Дунаев А.В., Потапова Е.В. Evaluation of Postocclusive Reactive Hyperemia in Rat Paw Skin Using Laser Speckle Contrast Imaging Journal of Visualized Experiments, J Vis Exp. 2025 Oct 3;(224) (год публикации - 2025)
10.3791/68986

6. Голубова Н.В., Рыжков И.А., Лапин К.Н., Калабушев С.Н., Приземин В.Н., Дрёмин В.В., Потапова Е.В. Спектральный анализ динамики церебрального и кожного кровотока у лабораторных крыс СПб.: Университет ИТМО, Невская фотоника-2025. Всероссийская научная конференция с международным участием. Сборник научных трудов (13-18 октября 2025 г.) / под ред. д.ф.-м.н. Цыпкина А.Н. – СПб.: Университет ИТМО, 2025. – С. 48. (год публикации - 2025)

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Проект РНФ № 24-25-00310 посвящен сравнительному исследованию нарушений кровообращения в разных органах при прогрессирующем кровотечении с помощью современного метода лазерной спекл-контрастной визуализации (ЛСКВ) в экспериментальной модели геморрагического шока. В 2025 г. в рамках проекта продолжено экспериментальное исследование острых нарушений центрального кровообращения и микроциркуляции при поэтапной кровопотере у крыс в условиях общей анестезии и стандартизированного протокола моделирования геморрагического шока. Накопленный в рамках реализации проекта в 2024 г. опыт изучения кожного и мозгового кровообращения был расширен за счет одновременной регистрации микроциркуляции в коже, печени и кишечнике методом ЛСКВ, а также комплексной оценки системной гемодинамики и кислотно‑основного состояния крови. В 2025 г. проведены серии in vivo экспериментов на лабораторных крысах с поэтапной кровопотерей 15% и 35% объема циркулирующей крови с регистрацией артериального давления, ЭКГ и лабораторных маркеров газообмена и метаболизма. Для оценки микроциркуляции использована отечественная установка ЛСКВ, позволившая визуализировать перфузию кожи, печени и кишечника. Дополнительно проведена функциональная (окклюзионная) проба на коже конечности для оценки сосудистой реактивности и выявления компенсированных нарушений микроциркуляции. Показано, что при умеренной кровопотере кожная перфузия снижается раньше и выраженнее, чем регионарный кровоток в печени и кишечнике, тогда как при тяжелой кровопотере (геморрагическом шоке) выраженные нарушения микроциркуляции регистрируются во всех изученных бассейнах. Анализ функциональных проб показал, что после тяжелой кровопотери в коже животного снижается пик постокклюзионной гиперемии, в то время как динамика резерва микрососудистого кровотока (отношение пиковой гиперемии к перфузии в покое) зависит от анатомической области животного: этот показатель возрастал в коже задней лапы, но снижался в коже хвоста. Эти данные свидетельствуют о том, что при геморрагическом шоке кожа сохраняет способность к кратковременному мобилизационному повышению кровотока, несмотря на значительное снижение базальной перфузии, что может отражать сложный баланс между миогенными, метаболическими и нейрогуморальными механизмами регуляции. При реализации проекта получены новые сведения о взаимосвязи параметров кожной микроциркуляции (базальной перфузии, микрососудистого резерва, сосудистой проводимости) с микроциркуляций в других органах, центральным кровообращением (артериальное давление) и показателями кислотно‑основного состояния крови как в условиях нормы, так и при геморрагическом шоке. При тяжелой кровопотере усиливаются ассоциации между кожной перфузией и уровнем системного артериального давления, а также параметрами pH, дефицита оснований, что позволяет рассматривать показатели кожной микроциркуляции как потенциальные неинвазивные маркеры степени гемодинамических и метаболических нарушений при геморрагическом и других видах шока. Впервые в рамках данного проекта показано, что сочетанный анализ кожной микроциркуляции, регионарного кровотока во внутренних органах и кислотно‑основного состояния при поэтапной кровопотере позволяет количественно описать переход от компенсированной к декомпенсированной стадии геморрагического шока. Полученные данные расширяют представления о патофизиологии перераспределения кровотока между кожей и жизненно важными органами и формируют экспериментальную основу для разработки новых диагностических критериев и мониторинга шока на основе неинвазивной оценки кожной микроциркуляции. По итогам работ 2025 г. подготовлены и опубликованы три научные статьи, в рецензируемых научных журналах, индексируемых в международных базах данных: https://bmecenter.ru/ru/node/888, https://fnkcrr.ru/news/n-fnkcrr/uchenye-fnkcz-rr-proveli-masshtabnoe-issledovanie-po-oczenke-svyazej-parametrov-mikroczirkulyaczii-v-kozhe-s-parametrami-czentralnogo-i-czerebralnogo-krovoobrashheniya-pri-progressiruyushhej-krovopote/, https://fnkcrr.ru/news/n-fnkcrr/novoe-issledovanie-uchenyh-fnkcz-rr-opublikovano-v-mezhdunarodnom-zhurnale-jove/). А также сделаны доклады на конференциях, посвященных экспериментальной хирургии, интенсивной терапии и биомедицинской оптике (https://bmecenter.ru/ru/node/925, https://fnkcrr.ru/news/n-fnkcrr/vedushhie-uchenye-strany-obsudili-problemy-mikroczirkulyaczii-u-paczientov-v-kriticheskom-sostoyanii/). Полученные результаты планируется использовать для дальнейшей оптимизации экспериментальной модели геморрагического шока, а также для трансляции выявленных микроциркуляторных маркеров в клинические исследования в области интенсивной терапии и анестезиологии.

Публикации